Перемещения подвижных

Увеличение быстродействия возможно при условии сокращения расстояния между отдельными элементами системы, поскольку перемещения носителей зарядов и волновые процессы передачи энергии имеют ограничения по скорости.

В уравнениях (1.1), (1.2.) коэффициенты цр, цд — подвижности дырок и электронов — определяют скорости перемещения носителей под действием электрического поля и численно равны средней скорости, приобретаемой носителями при единичном значении напряженности поля. Для электронов и дырок эти коэффициенты равны ц„ = vn/E; цр = v.p/E, где »„., vp — скорости перемещения электрона и дырки под действием электрического поля.

Рассмотрим более подробно структуру р — «-перехода, использовав для пояснения графики ( 3.6). При образовании р — «-перехода ( 3.6, а) начинается процесс диффузии, т. е. взаимное проникновение основных носителей в р- и «-области полупроводника, обусловленное разностью уровней Ферми основных носителей в этих областях. Процесс перемещения носителей заряда происходит до тех пор, пока не сравняются уровни Ферми в «-и р-частях ( 3.6, б). При отсутствии внешнего воздействия в р — «-переходе устанавливается тепловое равновесие. Следовательно, 'энергия, соответствующая уровню Ферми, постоянна во всей системе.Для р-области основными носителями являются дырки, которые обозначим через рр. Для «-области основными носителями являются электроны, которые обозначим пп. Неосновными носителями являются равновесные концентрации рп — дырок в электронной области и «р—электронов в дырочной ( 3.6, в).

В сплавном транзисторе база однородна, поэтому механизм перемещения носителей имеет диффузионный характер и такие транзисторы называются диффузионными (бездрейфовыми). В рабочем режиме на переходы транзистора подают постоянные напряжения t/эв и UKB, которые создаются источниками э. д. с. Еэ и Ек. в эмит-терной и коллекторной цепях ( 6.3).

Второй причиной, вызывающей уменьшение коэффициента усиления транзистора, является инерционность процесса перемещения носителей через базу от эмиттерного перехода к. коллекторному, в результате чего появляется запаздывание по фазе между изменением величин /э и /к. Это запаздывание определяется временем переноса неосновных носителей через базу и зависит от ее толщины.

Постоянство параметров транзисторов справедливо для относительно небольшого частотного диапазона. С повышением частоты начинает сказываться влияние емкостей коллекторного и эмиттерного переходов, а также конечное время перемещения носителей заряда в базе. В чистом германии при воздействии электрического поля 1 В/см средняя скорость (подвижность) электронов не превышает 40 м/с, а дырок — 20 м/с; в кремнии соответственно — 12 и 2,5 м/с. Таким образом, при диффузии в базе отдельные носители заряда перемещаются по различным траекториям и с различной скоростью и достигают коллектора не в одно и то же время. С повышением частоты увеличивается вероятность колебательных движений "отставших" носителей заряда и, конечно, рост числа актов рекомбинаций в базе. Следствием этого является снижение коэффициента усиления тока, а также фазовый сдвиг выходного сигнала по отношению к входному.

Описание свойств транзистора с помощью входных и выходных статических характеристик не является достаточно полным. Статические характеристики снимаются при сравнительно медленных изменениях напряжений и токов на электродах, поэтому частотная зависимость параметров, вызываемая конечной скоростью перемещения носителей зарядов в транзисторе, не проявляется. Для более полного описания электрических свойств транзисторов применяются методы, основанные на представлении транзистора в виде электрической модели (эквивалентного четырехполюсника).

Эквивалентная схема используется для анализа процессов в транзисторе и для вывода расчетных соотношений между током и напряжением. Эквивалентные схемы подразделяются на формальные и физические. Формальные схемы представляют собой схемную реализацию уравнений, описывающих четырехполюсник, причем элементы такой схемы не связаны с процессами, лежащими в основе действия прибора, описываемого уравнениями четырехполюсника. Физическая эквивалентная схема состоит из элементов, отражающих физическую природу явлений в транзисторной структуре и дающих представление о внутренней взаимосвязи этих явлений. При построении эквивалентных схем учитываются процессы инжекции, экстракции, рекомбинации, перемещения носителей заряда, а также модуляция ширины базы, зарядные и диффузионные емкости, объемные сопротивления слоев транзистора, собственные шумы в структуре и др.

Падение напряжения в объеме полупроводника между р-п-переходом и выводами при больших прямых токах уменьшает крутизну прямой ветви в. а. х. (кривая 3 на 2.19). Замедление нарастания тока при увеличении напряжения прямого смещения обусловлено также эффектами высокого уровня инжекции, т. е. большой плотности прямого тока. При достаточно большом прямом токе концентрация инжектируемых в более высокоомную область полупроводника носителей заряда может оказаться соизмеримой с концентрацией основных носителей в ней и даже существенно превысить ее. Это и приводит к появлению в полупроводнике электрического поля, изменяющего закономерности перемещения носителей заряда.

Подвижность [м2/(В-с)] характеризует среднюю скорость перемещения носителей заряда под действием электрического поля напряженностью 1 В/м:

Ток в полупроводнике появляется как следствие направленного перемещения носителей зарядов.

2.9. Процессы перемещения подвижных носителей заряда в различных областях биполярного транзистора (а) и обозначение биполярного интегрального транзистора типа п-р-п (б)

Как следует из рассмотрения, работа биполярного транзистора основана на процессах перемещения подвижных носителей заряда (электронов и дырок) через эмиттерный и коллекторный р-гс-переходы. В различных ИМС наряду с наиболее распространенными транзисторами типа п-р-п используются транзисторы типа р-п-р, причем комбинация обоих типов биполярных транзисторов в некоторых случаях позволяет существенно улучшить частотные свойства ИМС и снизить потребляемую мощность.

Таким образом, нелинейность характеристики емкостного дифференциального преобразователя ?/ук = f (Д8) определяется отношением выходного сопротивления моста к входному сопротивлению последующей цепи указателя. На 3-10 представлены кривые зависимости выходного напряжения моста от относительного перемещения подвижных пластин для различных величин а. По этим кривым можно определить допустимое рабочее перемещение и чувствительность моста.

В схемах управления электропроводами электромагниты используются для быстрого перемещения подвижных элементов станков, грузозахватных приспособлений, размыкания тормозов механизмов и т. п.

Блокировка, обеспечивающая ограничение перемещения подвижных частей механизмов, например поста или тележки крана, за предельно допустимые границы, достигается при помощи конечных выклю-

Электромагнитные устройства аппаратов имеют ферромагнитные элементы, резко уменьшающие магнитное сопротивление для потока, и воздушные зазоры, образованные стыками ферромагнитных деталей (паразитные зазору), или специально создаваемые рабочие воздушные зазоры. Благодаря разнице магнитных прово-димостей воздуха и ферромагнетика в рабочих зазорах создается сила притяжения стальных деталей друг к другу, которую используют для перемещения подвижных элементов (тяговый электромагнит) В других видах аппаратов в магнитном поле воздушного зазора располагается проводник (рамка) с током, перемещающийся в результате взаимодействия тока с магнитным потоком (фер-родинауическая система) и т. д.

Конструктивные элементы, входящие в состав РЭА, обеспечивают механическую прочность, защиту от внешних воздействий, дестабилизирующих работу РЭА (влаги, инея, росы, пониженного или повышенного давления, внешних электрических и магнитных полей), и механическое управление РЭА. Основу конструктивной базы составляют отдельные монтажные детали и несущие конструкции. Несущие конструкции предназначены для механического закрепления, защиты от внешних воздействий и обеспечения доступности схемотехнических элементов при сборке и эксплуатации РЭА. Кроме того, к конструктивной базе относят: механические устройства управления в виде кнопочных и рычажных устройств и ручек, с помощью которых обеспечивается плавное или скачкообразное вращательное или поступательное движение рабочих органов регуляторов (резисторов, конденсаторов и т. п.); механизмы для механического перемещения подвижных рабочих элементов РЭА, таких как остчетные устройства, облучатели и зеркала антенн, пленочные и другого типа наосители информации; электромагнитные элементы; электродвигатели, сельсины, электромагнитные муфты приводов.

Изоляторы представляют собой конструкции, которые используются для крепления токоведущих и других, находящихся под напряжением, частей электротехнических устройств (проводов воздушных линий электропередачи, шин распределительных устройств и т. д.), а также для перемещения подвижных контактов выключателей и иных коммутационных аппаратов.

При работе контакты изнашиваются. Чтобы обеспечить надежное их соприкосновение на длительный срок, кинематики аппарата выполняется таким образом, что контакты соприкасаются раньше, чем подвижная система (система перемещения подвижных контакт-деталей) доходит до упора. Контакт крепится к подвижной системе через пружину. Благодаря этому после соприкосновения с неподвижным контактом подвижный контакт останавливается, а подвижная система продвигается еще вперед до упора, сжимая дополнительно при этом контактную пружину. Таким образом, если при замкнутом положении подвижной системы убрать неподвижную, го подвижный контакт сместится на некоторое расстояние, называемое провалом.

На днище бака установлено льдоулавлявающее устройство 1, предотвращающее всплытие замерзшего конденсата. Для подогрева масла при низких температурах к днищу крепится устройство электроподогрева 10, которое включается при температурах воздуха ниже — 15 °С. Это необходимо, чтобы не снижалась скорость перемещения подвижных частей выключателя при увеличении вязкости масла.

В приводах ЭТУ часто возникает необходимость во избежание аварийных ситуаций или несчастных случаев включать один из приводов только после комплекса мероприятий. При этом блокировочные цепи могут включать в себя различные функциональные элементы: путевые и конечные выключатели для ограничения областей перемещения подвижных частей установок; электроконтактные манометры, струйные реле для контроля за требуемыми значениями давлений в рабочих пространствах печей, подачей воды, ходом технологического процесса; промежуточные электромагнитные реле и контакторы, которые служат для размножения блокировочных сигналов или применяемые при слабой коммутационной способности первичных элементов блокировок. В общем случае схема управления приводом и схема контроля за положением элементов печей и ходом технологического процесса могут получать напряжение отдельно.